JP2009100446A - 無線通信装置および送信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各送信出力の送信時において常に最適なＡＣＰを維持することができる無線通信装置および送信制御方法を提供する。
【解決手段】送信出力取得部１３は、電力増幅器で増幅された変調信号を送信するときの送信出力を取得する。記憶部１５には、ＡＣＰ特性に基づいて設定された電力増幅器のバイアス電圧と送信出力とを対応付けるバイアス設定テーブルが記憶されており、制御部１４は、送信出力取得部１３で送信出力値が取得された場合には、記憶部１５に記憶されているバイアス設定テーブルを用いて、取得された送信出力に対応するバイアス電圧の設定を行うように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、送信時に最適なＡＣＰ（Adjacent Channel Leakage Power：隣接チャンネル漏洩電力）を維持することができる無線通信装置および送信制御方法に関する。

無線通信システムの送信機回路においては、指定された送信出力が得られるように、送信出力の校正を行うことが一般的である。送信機内部に各出力設定に応じた送信出力の校正テーブルを用意し、指定された送信出力が必要な場合においては、対応する校正テーブルの値を用いて送信出力の校正を行って送信を行う。

なお、従来技術として、効率の良い最適な送信電力制御を行うことが可能な送信電力制御回路が特許文献１に開示されている。
特開平８−２２２９６３号公報

ところで、送信出力の校正時においては、パワーアンプ部を含めた送信機回路の電源電圧を一定の状態として、送信出力が指定された値となるように調整を行うことになる。しかしながら、送信出力は指定された値に調整されるが、各出力設定におけるＡＣＰ（Adjacent Channel Leakage Power：隣接チャンネル漏洩電力）は常に最適な値になるとは限らない。なぜなら送信機回路全体のＡＣＰ特性に最も関与するパワーアンプのＡＣＰ特性は、バイアス電圧により変化し、送信出力の校正時に設定したパワーアンプのバイアス設定値が、各送信出力における常に最適なＡＣＰが得られるバイアス電圧値であるとは限らないからである。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、各送信出力において常に最適なＡＣＰを維持することができる無線通信装置および送信制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、変調信号を送信する無線通信装置であって、前記変調信号を増幅するための電力増幅器と、前記電力増幅器で増幅された変調信号を送信するときの送信出力値を取得する取得部と、予め隣接チャンネル漏洩電力特性に基づいて設定された前記電力増幅器のバイアス電圧と送信出力値との対応付けが記憶された記憶部と、前記取得部で前記送信出力値が取得された場合には、前記記憶部に記憶された対応付けを用いて、当該取得された送信出力値に対応するバイアス電圧を設定するように制御する制御部とを含むことを特徴とする。

前記無線通信装置は、適応変調方式を採用して無線通信を行うもので、前記記憶部には、変調クラス毎に、前記バイアス電圧と前記送信出力値との対応付けが記憶され、前記制御部は、前記取得部で前記送信出力値が取得された場合には、前記記憶部に記憶された変調クラス毎の対応付けを用いて、変調クラスに対応した、当該取得された送信出力値に対応するバイアス電圧を設定するように制御することが好ましい。また、前記対応付けは、前記電力増幅器の特性に応じて設定されることが好ましい。

また、本発明の無線通信装置は、温度を検出する温度検出部を更に備え、前記制御部は、前記温度検出部で検出された温度に応じて、前記電力増幅器のバイアス電圧と送信出力値との対応付けを調整することが好ましい。また、前記制御部は、温度が高くなった場合には、同じ送信出力下では、前記電力増幅器のバイアス電圧が高くなるように前記対応付けを調整することが好ましい。

また、本発明は、変調信号を送信する無線通信装置での送信制御方法であって、電力増幅器で増幅された変調信号を送信するときの送信出力値を取得する取得ステップと、前記取得ステップで前記送信出力値が取得された場合には、予め隣接チャンネル漏洩電力特性に基づいて設定された前記電力増幅器のバイアス電圧と送信出力値との対応付けに基づいて、前記バイアス電圧を制御するステップとを含むことを特徴とする。

本発明は、電力増幅器のＡＣＰ特性を考慮したバイアス電圧制御を行うことができるので、各送信出力において常に最適なＡＣＰを維持することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信装置の一例を示す構成図である。図１に示す無線通信装置１０は、受信部１１と、送信部１２と、送信出力取得部１３と、制御部１４と、記憶部１５とにより構成されており、他の通信装置と適応変調方式で無線通信を行うものである。送信部１２は、変調信号を増幅するための電力増幅器（パワーアンプ）を備えており、送信出力取得部１３は、電力増幅器で増幅された変調信号を送信するときの送信出力値を取得する。記憶部１５には、予めＡＣＰ（Adjacent Channel Leakage Power：隣接チャンネル漏洩電力）特性に基づいて設定された電力増幅器のバイアス電圧と送信出力値との対応付け（バイアス設定テーブル）が記憶されており、制御部１４は、送信出力取得部１３で送信出力値が取得された場合には、記憶部１５に記憶された対応付けを用いて、取得された送信出力値に対応するバイアス電圧を設定するように制御する。

なお、記憶部１５に、変調クラス毎に、予めＡＣＰ特性に基づいて設定された電力増幅器のバイアス電圧と送信出力値との対応付け（バイアス設定テーブル）を記憶させておいて、制御部１４が、送信出力取得部１３で送信出力値が取得された場合には、記憶部１５に記憶された変調クラス毎の対応付けを用いて、変調クラスに対応した、取得された送信出力値に対応するバイアス電圧を設定するように制御しても良い。

図２は、送信部の一例を示す回路構成図である。デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）からの一定レベルの入力信号と、ＩＦＬＯ（Intermediate Frequency Local Oscillator）信号とをＩＦミキサ２１に入力して、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）からの入力信号をＩＦ周波数（中間周波数）にアップコンバートし、ＩＦ段ＡＧＣアンプ２２およびＩＦアンプ２３で増幅する。ＩＦアンプ２３で増幅後、ＩＦアンプ２３からの信号とＲＦＬＯ（Radio Frequency Local Oscillator）信号とをＲＦミキサ２４に入力して、ＩＦアンプ２３からの信号をＲＦ周波数にアップコンバートを行い、ＲＦ段ＡＧＣアンプ２５およびパワーアンプ（ＰＡ）２６で増幅して出力を行う。

無線システムの仕様により、出力に大きなダイナミックレンジが必要な場合は、ＩＦ段、ＲＦ段それぞれにＡＧＣアンプを用いることが多い。図２に示す回路構成において送信出力の校正を行う場合は、仕様により定められた送信出力校正テーブルの値に送信出力が収まるよう、ＡＧＣ電圧（ＶＧＣＴＬ）を調整して行う。図３は、無線システムの仕様により定められた送信出力校正テーブルの値の一例を示す図である。図において、左側が送信出力を表し、右側がＡＧＣ電圧を表している。ＡＧＣ電圧は、１０２４の時に３Ｖである。この送信出力校正テーブルは、記憶部１５に記憶されている。
この時、電源回路、特にパワーアンプにバイアスを供給する電源回路２７の電圧を、指定された電圧に維持したまま、送信出力の校正を行うのが通常である。

図４は、常温（３５℃）時のパワーアンプのＡＣＰ特性を示す図である。図４は、バイアス電圧が３．６Ｖおよび４．２Ｖのときの変調クラス毎のＡＣＰ特性を示している。縦軸がＡＣＰの値（ｄＢ）を示しており、横軸がパワーアンプの出力値（ｄＢｍ）を示している。出力が高くなるに従い、ＡＣＰ特性は劣化していくが、同じ変調クラスの信号を出力する場合において、バイアス電圧により、ＡＣＰ特性は異なっていることが分かる。また、同じバイアス電圧においても、変調クラスが異なると、ＡＣＰ特性は異なっていることが分かる。

例えば、変調クラスがＢＰＳＫの場合においては、出力が２８ｄＢｍの時は、４．２Ｖのバイアス設定の方が３．６Ｖのバイアス設定よりもＡＣＰ特性は優れているが、出力が２６ｄＢｍ以下の時は、３．６Ｖのバイアス設定の方が４．２Ｖのバイアス設定よりもＡＣＰ特性は優れている。また、変調クラスが１６ＱＡＭの場合においては、出力が２７ｄＢｍの時は、４．２Ｖのバイアス設定の方が３．６Ｖのバイアス設定よりもＡＣＰ特性は優れているが、出力が２６ｄＢｍ以下の時は、３．６Ｖのバイアス設定の方が４．２Ｖのバイアス設定よりもＡＣＰ特性は優れている。また、変調クラスがＱＰＳＫの場合においては、出力が２８ｄＢｍの時は、４．２Ｖのバイアス設定の方が３．６Ｖのバイアス設定よりもＡＣＰ特性は優れているが、出力が２７ｄＢｍ以下の時は、３．６Ｖのバイアス設定の方が４．２Ｖのバイアス設定よりもＡＣＰ特性は優れている。

すなわち、通常、パワーアンプのバイアス電圧は、最大出力時のＡＣＰ特性を考慮して設定されるが、最大出力時のＡＣＰ特性を良好にするためにバイアス電圧を４．２Ｖに設定した場合、出力を下げた時のＡＣＰは、この出力における最適なＡＣＰになっていないことになる。

そこで、使用するパワーアンプのＡＣＰ特性に基づいたバイアス設定テーブルを用意し、これを用いて送信出力の校正を行い、さらに実際の出力送信時において所定の出力に対応するパワーアンプのバイアス設定を行うことにする。バイアス設定テーブルは、送信出力に応じた、最適なＡＣＰが得られるバイアス設定を対応させたもので、使用する変調クラスごとにテーブルを用意しておく。パワーアンプはバイアス電圧を変更すると、ゲインも変化するため、送信出力の校正時に、バイアス設定テーブルの電圧設定を用いて、出力調整を行うこととする。

図５にパワーアンプの電源回路の一例を示す。パワーアンプの電源回路にＤＣ−ＤＣコンバータを用いた場合は、図中のＲ１、Ｒ２の抵抗値設定において、バイアス電圧を決定することとなる。そこで、この抵抗を、ディジタル可変抵抗等の抵抗値可変デバイスを用いることで、ＤＣ−ＤＣコンバータの電圧設定を調整することが可能となる。

図６にパワーアンプのＡＣＰ特性が最適になるバイアス設定テーブルの一例を示す。このバイアス設定テーブルは、変調クラスごとに、出力設定に応じて、バイアス電圧設定を指定した構成となっている。図６において、ＤＡＣ１、ＤＡＣ２、ＤＡＣ３、ＤＡＣ４は、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータのＲ１、Ｒ２に設定する抵抗値に対応した電圧値である。Ｒ１、Ｒ２の設定値がＤＡＣ１、ＤＡＣ２の場合にＤＣ−ＤＣコンバータ出力が３．６Ｖとなり、Ｒ１、Ｒ２の設定値がＤＡＣ３、ＤＡＣ４の場合に４．２Ｖとなるとすると、このバイアス設定テーブルを用いて、送信出力に応じてバイアス電圧を設定すれば、図４に示すパワーアンプのＡＣＰ特性において、変調クラスがＢＰＳＫの場合、２６ｄＢｍ以下の時に３．６Ｖのバイアス電圧が設定されて、良好なＡＣＰ特性を維持することとなり、変調クラスがＱＰＳＫの場合、２７ｄＢｍ以下の時に３．６Ｖのバイアス電圧が設定されて、良好なＡＣＰ特性を維持することとなり、変調クラスが１６ＱＡＭの場合、２６ｄＢｍ以下に時は３．６Ｖのバイアス電圧が設定されて、良好なＡＣＰ特性を維持することとなる。これにより、パワーアンプは、どの出力設定においても良好なＡＣＰ特性となり、信号品質の劣化、および送信スプリアスを最小限に抑えた送信特性を得ることが可能となる。

なお、図６において、１０ｄＢｍと−２０ｄＢｍの間のバイアス電圧値は、前後の値と同じであるので省略している。
また、パワーアンプに３．６Ｖまたは４．２Ｖのバイアス電圧を設定したが、本発明は、これらのバイアス電圧値に限るものではなく、また、２つのバイアス電圧値に限るものではない。バイアス電圧は、パワーアンプの特性によって異なる値となるので、バイアス設定テーブルは、パワーアンプの特性に応じて設定される。
また、変調クラス毎にバイアス設定テーブルを用意したが、変調クラスによって、バイアス設定テーブルの値が異ならない場合には、当該変調クラスにおいては、同一のバイアス設定テーブルを用いるようにしても良い。

上述したように、本発明は、バイアス設定テーブルの設定値を、使用するパワーアンプのＡＣＰ特性、さらに使用する変調クラスに応じた値とすることで、パワーアンプは、常に良好な送信特性を得ることが可能となる。
また、送信出力の校正時にＡＣＰの調整が行われているために、送信出力をモニターして調整する等の付属回路を必要とせず、小型化、低コスト化が実現できる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
パワーアンプのＡＣＰ特性は温度により変化する。パワーアンプは、一般的に高温下では常温下に比べてパワーアンプの出力段の飽和点が下がり、同一出力送信時にはＡＣＰが劣化する。低温下では逆に、常温下に比べてＡＣＰが良好になる傾向にある。従って、送信出力の温度補正を行う際、ＡＧＣ電圧による出力のみの補正を行うと、常に最適なＡＣＰが得られるバイアス電圧になるとは限らない。第２の実施の形態は、送信出力の温度補正時においても、常に最適なＡＣＰを維持するようにパワーアンプのバイアス電圧を設定できるようにするものである。

図７は、本発明の第２の実施の形態に係る無線通信装置の一例を示す構成図である。図７に示す無線通信装置２０は、受信部１１と、送信部１２と、送信出力取得部１３と、制御部１４と、記憶部１５、温度検出部１６とにより構成されており、他の通信装置と適応変調方式で無線通信を行うものである。送信部１２は、変調信号を増幅するための電力増幅器（パワーアンプ）を備えており、送信出力取得部１３は、電力増幅器で増幅された変調信号を送信するときの送信出力値を取得する。また、温度検出部１６は、送信部１２の温度を検出する。記憶部１５には、送信出力校正テーブルとバイアス設定テーブルの他に、電力増幅器のバイアス電圧と送信出力値との対応付けを調整するバイアス温度補正テーブルと、送信出力温度補正テーブルが記憶されている。制御部１４は、送信出力取得部１３で送信出力値が取得された場合には、記憶部１５に記憶された電力増幅器のバイアス電圧と送信出力値との対応付けを用いて、取得された送信出力値に対応するバイアス電圧を設定するように制御する。また、制御部１４は、バイアス温度補正テーブルを用いて、温度検出部１６で検出された温度に応じて、電力増幅器のバイアス電圧と送信出力値との対応付けを調整する。また、制御部１４は、温度が高くなった場合には、同じ送信出力下では、電力増幅器のバイアス電圧が高くなるように対応付けを調整する。

図７に示した無線通信装置は、図１に示した無線通信装置に温度検出部１６を追加し、記憶部１５に、送信出力校正テーブルとバイアス設定テーブルの他に、バイアス温度補正テーブルと、送信出力温度補正テーブルを記憶するようにしたものであり、他の構成部分は、図１に示した無線通信装置と同様であるので、送信出力の温度補正時におけるバイアス電圧の調整も関係する部分についてのみ説明する。

図８に送信出力温度補正テーブルの一例を示す。送信出力温度補正テーブルは、同じＡＧＣ電圧（図２に示すＶＧＣＴＬ）の下で、温度が変化したときの、常温（３５℃）を基準とした送信出力のずれ量を示している。図８に示すように、送信出力は、同じＡＧＣ電圧の設定の下では、高温時に下がり、低温時には上がるものとなる。例えば、出力設定が２６ｄＢｍの時に、７０℃では、３５℃のときと比較して送信出力が２．０６ｄＢ低下しており、１０℃では、送信出力が１．８１ｄＢ上昇している。

従って、高温時にはＡＧＣ電圧を上げて出力を高くし、低温時にはＡＧＣ電圧を下げて出力を抑えるように、この送信出力温度補正テーブルに基づいてＡＧＣ電圧を調整して、各温度において所定の出力がずれないように補正を行う。
例えば、出力設定が２６ｄＢｍの時、図３に示す送信出力校正テーブルによれば、常温であればＡＧＣ電圧を「８７７」に設定すればよいが、温度が７０℃に上昇した時には、図８に示す送信出力温度補正テーブルによれば、送信出力が２．０６ｄＢ低下するので、出力設定が２６ｄＢｍであっても２ｄＢｍ増加させて、図３に示す送信出力校正テーブルの２８ｄＢｍの出力設定に対応する「８８５」をＡＧＣ電圧として設定する。

また、図９は、高温（６５℃）時のパワーアンプのＡＣＰ特性を示す図である。高温（６５℃）時のパワーアンプのＡＣＰ特性は、図４に示す常温（３５℃）時の特性に比べて、特性が低出力側に１ｄＢｍシフトした形になり、常温時の特性に比べて、同じ送信出力ではＡＣＰは劣化している。これは、高温下では常温下に比べてパワーアンプの出力段の飽和点が下がるためである。
例えば、２６ｄＢｍの出力で１６ＱＡＭの変調波を送信する場合、常温時では、図４に示すように、３．６Ｖのバイアス電圧で最適なＡＣＰが得られるが、高温時においては同じく２６ｄＢｍ出力においては、図９に示すように、４．２Ｖのバイアス電圧で最適なＡＣＰが得られることとなる。すなわち、高温時においては２６ｄＢｍ出力における最適なバイアス設定は、常温時の２７ｄＢｍ出力設定におけるバイアス設定と同じになる。

図１０にバイアス温度補正テーブルの一例を示す。図１０は、同じＡＣＰ特性の下で、温度が変化したときの、常温（３５℃）を基準とした送信出力のずれ量を示している。このテーブルのずれ量の値と、図６に示すバイアス設定テーブルのバイアス値から最終的なバイアス値を決定する。例えば、出力設定が２６ｄＢｍの時、図１０に示すバイアス温度補正テーブルによれば、温度が６５℃に上昇した時には１ｄＢｍの補正が必要であるので、図６に示すバイアス設定テーブルでは、出力設定が２６ｄＢｍであっても、２６ｄＢに１ｄＢｍを加算して、２７ｄＢｍに相当する抵抗値の組み合わせ（ＤＡＣ３、ＤＡＣ４）を採用する。図９に示すように、高温（６５℃）時のＡＣＰ特性は、常温（３５℃）時の特性に比べて、特性が低出力側に１ｄＢｍシフトしているので、図５に示すＤＣ−ＤＣコンバータのＲ１、Ｒ２にＤＡＣ３、ＤＡＣ４の値を設定すれば、バイアス電圧は４．２Ｖに設定され、良好なＡＣＰ特性を維持することが可能となる。

上述したように、本発明は、バイアス温度補正テーブルを用いることで、各温度において常に最適なＡＣＰ特性が得られ、良好な送信特性を得ることが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る無線通信装置の一例を示す構成図である。 送信部の一例を示す回路構成図である。 送信出力校正テーブルの値の一例を示す図である。 常温時のパワーアンプのＡＣＰ特性を示す図である。 パワーアンプの電源回路の一例を示す図である。 バイアス設定テーブルの一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る無線通信装置の一例を示す構成図である。 送信出力温度補正テーブルの一例を示す図である。 高温時のパワーアンプのＡＣＰ特性を示す図である。 バイアス温度補正テーブルの一例を示す図である。

符号の説明

１０，２０ 無線通信装置
１１ 受信部
１２ 送信部
１３ 送信出力取得部
１４ 制御部
１５ 記憶部
１６ 温度検出部
２１ ＩＦミキサ
２２ ＩＦ段ＡＧＣアンプ
２３ ＩＦアンプ
２４ ＲＦミキサ
２５ ＲＦ段ＡＧＣアンプ
２６ パワーアンプ
２７ 電源回路

Claims (6)

1. 変調信号を送信する無線通信装置であって、
   前記変調信号を増幅するための電力増幅器と、
   前記電力増幅器で増幅された変調信号を送信するときの送信出力値を取得する取得部と、
   予め、隣接チャンネル漏洩電力特性に基づいて設定された前記電力増幅器のバイアス電圧と送信出力値との対応付けが記憶された記憶部と、
   前記取得部で前記送信出力値が取得された場合には、前記記憶部に記憶された対応付けを用いて、当該取得された送信出力値に対応するバイアス電圧を設定するように制御する制御部と、
   を含むことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記無線通信装置は、適応変調方式を採用して無線通信を行うもので、
   前記記憶部には、変調クラス毎に、前記バイアス電圧と前記送信出力値との対応付けが記憶され、
   前記制御部は、前記取得部で前記送信出力値が取得された場合には、前記記憶部に記憶された変調クラス毎の対応付けを用いて、変調クラスに対応した、当該取得された送信出力値に対応するバイアス電圧を設定するように制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記対応付けは、前記電力増幅器の特性に応じて設定される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 温度を検出する温度検出部を更に備え、
   前記制御部は、前記温度検出部で検出された温度に応じて、前記電力増幅器のバイアス電圧と送信出力値との対応付けを調整する、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
5. 前記制御部は、温度が高くなった場合には、同じ送信出力下では、前記電力増幅器のバイアス電圧が高くなるように前記対応付けを調整する、ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
6. 変調信号を送信する無線通信装置での送信制御方法であって、
   電力増幅器で増幅された変調信号を送信するときの送信出力値を取得する取得ステップと、
   前記取得ステップで前記送信出力値が取得された場合には、予め隣接チャンネル漏洩電力特性に基づいて設定された前記電力増幅器のバイアス電圧と送信出力値との対応付けに基づいて、前記バイアス電圧を制御するステップと、
   を含むことを特徴とする送信制御方法。

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